Sadati博士是最高学位的学者，专注于深刻和基本的问题，并指导研究生在未来技术支撑材料创新的前沿。

-侯赛因Haj-Hariri工程与计算学院院长

固体、液体和气体是最著名的物质状态。液晶被认为是介于传统固体和液体之间的第四种状态。液晶是一种杆状分子，可以像液体一样流动，同时又像固体一样具有有序结构。它们的排列可以通过外部刺激(包括电场)简单地操纵，这使它们成为许多显示器和光电技术的主要组成部分。

然而，弯曲和柔性设备的出现造成了知识鸿沟，因为弯曲约束下的结晶过程是一个鲜为人知的过程。化学工程助理教授monrosadat (Sanaz) Sadati是一个为期五年的研究项目的早期阶段，该项目旨在更好地理解和确定液晶如何在弯曲几何的独特属性中调节和工作。

Sadati的研究“弯曲约束下的手性液晶结晶”得到了524,988美元的资助国家科学基金(美国国家科学基金会)事业奖。该奖项资助优秀的初级教师，他们通过研究和教育以及这些努力的整合，体现了教师学者的作用。

“我在芝加哥大学的博士后研究与液晶材料有关，在我的博士学位期间苏黎世联邦理工学院，我研究了聚合物的复杂流动;我们称之为聚合物流变性。我目前的研究重点是具有液晶行为和扭曲的材料，我们称之为手性液晶，”Sadati说。“结合我的博士后经验和博士知识，我提出了新的问题，开辟了一条新的研究路线，探索手性液晶在控制良好的弯曲几何结构中的结构和性质，以及对以前没有研究过的流动力的响应。”

具有液体和晶体两种特性的液晶是许多显示和光电技术的核心。这些材料的流体性质使它们对电场有反应。

“电场可以改变液晶分子的排列和顺序，从而控制可以通过的光的数量。这就是液晶显示器像素的设计方法。每个像素接收到不同的电压和电场，所以一个像素到另一个像素的方向是不同的，”Sadati说。

但当结晶过程发生在弯曲空间内时，表面曲率会使晶体变形并产生缺陷。Sadati希望提供更多关于这一鲜为人知的过程的知识，并发展对特定类别液晶的结晶和光学行为的基本理解。这就是所谓的“蓝色相”在弯曲的限制。蓝色相是手性(不可叠加的分子)液晶，它被包装成微小的立方晶体晶格，表现出可见光的折射。Sadati的研究旨在更好地理解蓝相如何重新配置其3D立方结构以适应弯曲的空间。

“蓝色相液晶中的扭曲和旋转非常强烈，所以扭曲之间的距离很短。在一定的温度范围内，这些结构开始堆积在一起，形成3D亚微米立方晶格结构，可以反射蓝光和绿光。”Sadati说。“蓝相液晶被认为是下一代显示技术，因为与已经使用的液晶相比，它们的响应时间要快得多。”

Sadati的目标是回答蓝色相位的立方结构如何与曲率相互作用的问题，如果它发生变化，会出现什么新的结构和性质?新的结构将如何影响液晶的光学特性和响应时间?

为了解决这些问题，自上而下的制造策略，包括微流体和3D打印，将被用于系统地将蓝色相限制在定义良好的曲面几何中。此外，将通过与电场、机械力和化学物质的相互作用来重塑蓝色相晶格。

根据Sadati的说法，对手性液晶在不同条件下结晶的基本理解，对于将这些材料集成到新的微型柔性器件中至关重要。

Sadati说:“一旦我们对新的结构、进化机制和控制参数有了深入的了解，我们就能调整它们的光学和响应行为。”“这是我的团队将在未来五年内提供的知识和设计原则。一旦建立，它将被用作设计新设备和推进技术的指导方针。”

生物传感是液晶的另一个应用。由于液晶对界面相互作用反应灵敏，因此被广泛应用于生物传感技术的设计中。

“任何可以扰乱这种材料的结构和排列的东西都可能导致光学特征的变化，这很容易被光学显微镜检测到。将这种材料用于生物传感应用也被认为是一个非常重要的领域，”Sadati说。

对Sadati来说，第一次尝试就获得NSF职业奖是一个重要的里程碑。NSF认为她的研究很重要，她很受鼓舞，并期待着在未来五年内更好地理解弯曲约束下手性液晶的结晶。

“四名审稿人看了我的提案，他们的意见非常鼓舞人心。’现在的问题是工作，收集数据，分析我们的发现，并传播结果，”萨达蒂说。“我不是唯一一个对回答我在这个提案中提出的问题感到兴奋的人，因为其他人也想看到结果，所以这意味着我走在正确的道路上。”

Sadati的实验室使用先进的制造技术，仔细控制3D打印结构中各向异性成分的位置、方向和组装。她的研究主要集中在理解各向异性液晶材料的行为，特别是手性液晶，在外部刺激下的反应，包括几何限制，流动力和机械变形。Sadati的研究目标是设计生物启发的响应性和功能性材料，用于广泛的应用，如驱动、光学、坚韧复合材料以及生物传感。